СИЛИКАГЕЛЬ, Его получение, свойства и применение

Температура прокаливания

Силикагель часто используется как носитель катализато­ра химических реакций, протекающих при сравнительно

Поэтому вопросы регенерации и активации силикагеля при таких температурах приоб­ретают большую актуальность. Есть ряд работ, посвящен­ных вопросу изменения адсорб­ционных свойств силикагеля при его нагревании [74, 210, 60—263]. Однако результаты,

Рис. 37. Зависимость кажу- Рис. 38. Зависимость объема мик - щегося удельного веса круп - ропор и кажущегося удельного ве - попористых Е (1), Ж (2) и са силикагеля от температуры про- среднепористого (3) силика - каливания. гелей от температуры прока­ливания.

Полученные различными авторами, и их трактовка разно­речивы. Большинство указанных авторов судили о струк­туре силикагеля на основании косвенных результатов, а именно по данным изменения теплоты смачивания в за­висимости от содержания воды в силикагеле. Такой подход в настоящее время не может служить критерием суждения об истинной картине изменения структуры силикагеля при его термической обработке. В работах [264—268] исследо­валось влияние температуры прокаливания на структуру силикагелей разных типов. Авторами [264 , 265] изучена зависимость кажущегося удельного веса и суммарного объема пор силикагелей разных структурных типов при их нагреве от 200° до 1100° С.

Как видно из рис. 37, прокаливание силикагелей до определенной температуры не отражается заметно на изме­нении кажущегося удельного веса. При дальнейшем повы­шении температуры послед­ний увеличивается, на кри­вых вырисовывается макси­мум, положение которого зависит от первоначальной структуры образца. Наиболее термостойки крупнопористые силикагели Е и Ж, их можно нагревать до 900° С, при этом их структура практически не изменяется. Кривые изменения микропор и кажущегося удель­ного веса силикагелей в зави­симости от температуры про­каливания антибатны (рис. 38). Такая симметричность кри­вых указывает на хорошее совпадение результатов, полу­ченных двумя различными методами. По-видимому, при повышении температуры нагрева силикагеля, благодаря начавшейся кристаллизации, а возможно, и частичной пере­кристаллизации (превращении а-кварца вр-кварц), начина­ют разрушаться стенки пор малых радиусов и образуются более крупные поры; удельная поверхность силикагелей при этом уменьшается. Падение кажущегося удельного веса при прокаливании выше 950" С, вероятно, связано с перемещением частиц в результате рекристаллизации. Последнее приводит к закрытию части пор.

Подтверждением такой трактовки служат данные [269] по адсорбции золя золота из ксилола (рис. 39) силикагеля - ми, прокаленными при разных температурах. Характерно, что уменьшение адсорбции крупных частиц золя золота силикагелем происходит при температуре, соответствую­щей уменьшению кажущегося удельного веса.

На рис. 40 представлены изотермы сорбции паров мети­лового спирта для силикагеля, прокаленного при 110, 500 и 800° С. Как видно из рисунка, резкое падение актив­ности силикагеля наблюдается при температуре его прока­ливания выше 500° С.

Аналогичные результаты получены в работах [266, 267], в которых изучены мелкопористый (А), среднепористый

(Б) и крупнопорис­тый (В) силикагели.

V,Cms/I 0,6-

Изменение их пористой структу­ры при прокаливании показано

На рис. 41. При повышении температуры до 300—350° С адсорбционный объем мелкопористого силикагеля не­много возрастает, вероятно, за счет удаления воды из тонких пор и освобождения в них новых мест для ад­сорбции, но затем объем пор начинает быстро умень­шаться и при 800° С силикагель частично превращает­ся в кварцевое стекло. Среднепористый силикагель Б является более стабильным по отношению к температуре
прокаливания, чем тонкопористый силикагель А. Круп­нопористый мел обидный силикагель В оказался еще более стабильным. Уменьшение сорбционного объема пор этого об­разца гораздо медленнее, чем у стекловидных силикагелей.

Таким образом, адсорбционные свойства силикагелей разных структурных типов по мере увеличения температу­ры их прокаливания изменяются различно. Наименее тер­мостойкими являются мелкопористые силикагели, наиболее термостойкими — крупнопористые.

Детальное изучение изменения пористости силикагеле - вых катализаторов разных структурных типов при их термической обработке [270] показало, что характер их пористости, адсорбционные и каталитические свойства изменяются различно по мере увеличения температуры их нагрева. Термостабильность этих катализаторов тем боль­ше, чем больше в них объемы переходных пор.